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    1. Autores: S. Taramona, P. A. González-Gómez, J. V. Briongos, J. Gómez-Hernández y D. Santana

      Un reflector de Fresnel lineal de haz descendente (BDLFR) es un sistema de concentración solar que proporciona un flujo de calor solar en un receptor ubicado a nivel del suelo [1]. El sistema BDLFR está compuesto por dos etapas de reflexión. Primero, los reflectores lineales Fresnel (LFR) dirigen la irradiación solar a una segunda etapa con un espejo hiperbólico. Esta segunda etapa refleja la irradiancia solar hacia el receptor, en el que se procesan térmicamente los materiales pesados [2]. Este concepto fue propuesto originalmente para combinar las ventajas de la tecnología Linear Fresnel y los sistemas de haz descendente de foco puntual, donde varias filas de reflectores Fresnel dirigen la irradiación solar a un espejo secundario con forma hiperbólica que redirige la concentración solar hacia el receptor. Esto permite combinar las ventajas principales de ambos conceptos: bajo coste de espejos y posibilidad de procesar materiales pesados.

      Reflector secundario con espejos planos

      Los autores han propuesto la construcción del reflector secundario que permite redirigir la irradiancia solar hacia el suelo, utilizando espejos planos, y que permita conservar la propiedad de interés de los sistemas convencionales de haz descendente [3], tal como se muestra en la Figura 1.

      Figura 1. Campo solar propuesto [3]

      En la figura se observan todos los componentes del campo solar: los espejos lineales Fresnel localizados cerca del suelo, el reflector secundario ubicado a mayor altura y compuestos por espejos planos, y el receptor solar donde se obtiene la concentración y se procesan los materiales pesados. Además, también son representados los focos superior e inferior, necesarios para la definición del reflector secundario.

      Se aprecia cómo los rayos solares incidentes en los espejos ubicados cerca del suelo son reflejados hacia el foco alto, hasta que el reflector secundario compuesto de espejos planos intercepta estos rayos solares y los redirige hacia el receptor solar ubicado a nivel del suelo.

      Beneficios del nuevo diseño

      El nuevo BDLFR con reflector secundario compuesto de espejos planos supera las principales desventajas del reflector hiperbólico propuesto anteriormente, siendo estas la complejidad de fabricación de un espejo con forma hiperbólica y su estructura de soporte asociada, además de las dificultades de montaje para obtener la precisión necesaria.

      Además, se han comparado reflectores secundarios planos e hiperbólicos y los resultados muestran que, para concentraciones similares, el nuevo enfoque propuesto presenta una mayor eficiencia óptica que reflector hiperbólico original. Este resultado promueve la futura integración de la tecnología propuesta con procesos industriales que requieran el tratamiento térmico de materiales pesados.

      Referencias

      [1] D. Santana, J. Gómez-Hernández, J. Villa Briongos, P.A. González-Gómez, Sistema óptico de haz descendente lineal solar, ES 2648148, A1, n.d.

      [2] Gómez-Hernández, J., González-Gómez, P., Briongos, J. and Santana, D. (2020). Technical feasibility analysis of a linear particle solar receiver. [online] Madrid. Available at: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.11.052

      [3] Taramona, S., González-Gómez, P.A., Briongos, J.V., Gómez-Hernández, J., 2022. Designing a flat beam-downs linear Fresnel reflector. Submitt. to Renew. Energy.

      Contacto

      Domingo J. Santana, Investigador Responsable del grupo UC3M-ISE del Programa ACES2030-CM dsantana@ing.uc3m.es

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

      Viernes, Noviembre 26, 2021 - 06:30
    2. Autor: Fernando Fresno, IMDEA Energía

      La conversión directa de energía solar en energía química (es decir, combustibles) utilizando materias primas ampliamente abundantes y reciclables (dióxido de carbono, agua, oxígeno y nitrógeno) está llamada a convertirse en uno de los pilares que sostengan la transición de la actual economía lineal a una economía circular. Una de las tecnologías enmarcadas en este contexto es la fotosíntesis artificial, que utiliza catalizadores capaces de utilizar la luz como fuente de energía para convertir dióxido de carbono y agua en productos útiles desde el punto de vista químico y energético. Puesto que existen diferentes posibles productos de dicha conversión, cada uno con una utilidad diferente, controlar la selectividad del proceso hacia uno u otro es clave de cara a la implantación de esta tecnología.

      En colaboración con el Sincrotrón ALBA de Barcelona y la Universidad de Nacional de San Martín (Argentina), investigadores de la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía han publicado recientemente un estudio sobre el control del producto final de la fotosíntesis artificial utilizando como catalizadores óxidos de tipo perovskita que incorporan nanopartículas de plata en su superficie. Utilizando varias técnicas físico-químicas, este trabajo profundiza en los mecanismos moleculares responsables de los cambios de selectividad observados utilizando diferentes versiones de estos catalizadores, que dan lugar a productos que van desde el monóxido de carbono, que en combinación con hidrógeno sirve de base para posteriores síntesis químicas, hasta el metanol, directamente utilizable, por ejemplo, en pilas de combustible.

      Referencia

      Fresno, F., Galdón, S., Barawi, M., Alfonso-González, E., Escudero, C., Pérez-Dieste, V., Huck-Iriart, C., de la Peña O’Shea, V.A., Selectivity in UV photocatalytic CO2 conversion over bare and silver-decorated niobium-tantalum perovskites. Catalysis Today 2021, 361, 85; https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.01.013

      Contacto

      Fernando Fresno, Responsable del REDLAB-369, laboratorio participante en el programa FotoArt-CM.

      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

      Viernes, Noviembre 19, 2021 - 06:30
    3. Autores: Jesús García-Domínguez y José Daniel Marcos (Dpto. Ingeniería Energética, Universidad Nacional de Educación a Distancia)

      Resumen: Los sistemas de trigeneración (CCHP en sus siglas en inglés) son actualmente una solución prometedora para la generación simultánea de electricidad y calefacción y refrigeración útiles para grandes edificios o industrias. En este trabajo se propone un enfoque de trigeneración con activación mediante energía solar de concentración basado en diferentes configuraciones del ciclo Rankine orgánico (ORC) y en una bomba de calor de absorción de H2O/LiBr de simple efecto integrada en la cola del sistema de trigeneración.

      Abstract: Modular and scalable distributed generation solutions as combined cooling, heating and power (CCHP) systems are currently a promising solution for the simultaneous generation of electricity and useful heating and cooling for large buildings or industries. In the present work, a solar-heated trigeneration approach based on different organic Rankine cycle (ORC) layouts and a single-effect H2O/LiBr absorption heat pump integrated as a bottoming cycle is analysed from the thermodynamic viewpoint.

      El objetivo principal del estudio es proporcionar una guía completa para seleccionar la configuración de CCHP más adecuada para un sistema de accionado por concentradores cilindro parabólicos (CCP). Se han estudiado seis configuraciones alternativas de CCHP basadas en ORCs de simple y de doble presión, como ciclos simples, sobrecalentados y con recuperación de calor, y sus diferentes combinaciones, y siete fluidos orgánicos como medio de trabajo propuestos y comparados sistemáticamente. Por su parte, el campo de los colectores cilindro parabólicos utilizados como fuente de calor de los diferentes esquemas y la bomba de calor de absorción se mantienen invariables.

      Se ha llevado a cabo un análisis paramétrico exhaustivo de las diferentes configuraciones propuestas realizado para diferentes condiciones de funcionamiento de diseño. Se analizan varios parámetros de salida, como la eficiencia energética y exergética, la potencia eléctrica neta y los ratios entre electricidad y calefacción y refrigeración. El estudio revela que la configuración CCHP más eficiente es la de ciclo sobrecalentado regenerativo ORC con un nivel de presión y con tolueno como fluido de trabajo, que es en promedio un 25% y un 8% más eficiente que las variantes de CCHP con ciclo simple de un nivel de presión y el ciclo recalentado recuperado de doble presión, respectivamente (ver fig. 1).

      Fig. 1. CCHP con ciclo ORC sobrecalentado regenerativo de un nivel de presión.

      En condiciones nominales de diseño, la variante CCHP de mejor rendimiento presenta un 163,7% de eficiencia energética y un 12,3% de eficiencia exergética, mientras que las producciones de electricidad, refrigeración y calefacción son de 56,2 kW, 223,0 kW y 530,1 kW, respectivamente.

      Asimismo, se ha llevado a cabo un proceso de optimización siguiendo criterios energéticos y exergéticos. Se ha llevado a cabo una optimización multi-objetivo para cada uno de los mejores pares identificados requiriendo la satisfacción simultánea de ciertos objetivos, como es la eficiencia energética del ORC y la eficiencia exergética del sistema de trigeneración completo (ver tabla adjunta).

      Tabla 1. Resultados de la optimización multiobjetivo

      Los resultados obtenidos destacan que el diseño óptimo para todos los casos analizados se produce para la máxima temperatura de salida del campo solar (260 ºC) y la mínima temperatura de condensación del ciclo ORC (85 ºC). El par que mejor funciona es el caso 5 con tolueno como fluido de trabajo, presentando unos valores de eficiencia energética del ORC y eficiencia exergética del CCHP del 16,82% y 18,23%, respectivamente. En comparación con las condiciones nominales de diseño, el diseño óptimo para el caso 5 es, en términos de eficiencia energética del ORC, un 50% más eficiente.

      Referencias

      [1] Thermodynamic Analysis and Systematic Comparison of Solar-Heated Trigeneration Systems Based on ORC and Absorption Heat Pump. Autor/es: Jesús García-Domínguez and J. Daniel Marcos. Revista: Energies (2021). DOI: https://doi.org/10.3390/en14164770 URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/14/16/4770

      Contacto

      José Daniel Marcos, Investigador del grupo UNED-STEM en ACES2030-CM – jdmarcos@ind.uned.es

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

      Viernes, Noviembre 5, 2021 - 09:04
    4. Autor: Alejandro Martínez, IMDEA Energía

      Los heliostatos son los concentradores solares que se emplean en las centrales solares de torre central. Se componen de uno o varios espejos, denominados facetas, anclados a una estructura que sigue al sol mediante un sistema de seguimiento de doble eje. Su objetivo es reflejar la radiación solar y dirigirla al receptor, situado en la parte más alta de la torre, para generar calor y producir, por ejemplo, electricidad. Uno de los principales problemas de este tipo de concentradores es la deriva o error de apunte dependiente del tiempo, lo que produce que la luz reflejada por el heliostato se desplace por el receptor a lo largo del día. La deriva influye negativamente en la eficiencia óptica del concentrador al producir perdidas por desbordamiento, por lo que su conocimiento y estudio resultan de gran interés para poder minimizar sus efectos adversos. Con dicho fin, la Unidad de Procesos de Alta Temperatura (UPAT) del Instituto IMDEA Energía ha desarrollado una nueva metodología que permite corregir la deriva.

      La deriva se produce por desalineaciones en la estructura del heliostato, como que el pedestal no esté completamente vertical, que esté ligeramente rotado, que los dos ejes del sistema de seguimiento no sean perpendiculares, etc. La Fig. 1 muestra todas las desalineaciones posibles para un heliostato con sistema de seguimiento basado en alabeo-cabeceo. Tradicionalmente, la deriva se corrige sin conocer la causa que la produce. Para ello, la deriva es evaluada para después calcular las correcciones dependientes del tiempo que deben aplicarse a los motores capaces de corregirla. Esta forma de corrección obliga a evaluar la deriva con cierta periodicidad, ya que la deriva variará dependiendo de la posición del sol. Por el contrario, la metodología desarrollada por la UPAT se basa en la determinación de todas las desalineaciones de la estructura del heliostato para después resolver el sistema de ecuaciones del seguimiento solar teniéndolas en cuenta. Dado que las desalineaciones de la estructura no dependen del tiempo, tan solo es necesario determinarlas una vez.

      Figura 1: Heliostato del campo solar de IMDEA Energía (izquierda) y esquema con las posibles desalineaciones de su estructura (centro y derecha)

      Esta nueva metodología se divide en dos partes. La primera emplea el uso de un inclinómetro biaxial para determinar la posible falta de perpendicularidad de los ejes del sistema de seguimiento y la posible inclinación del pedestal. Con el inclinómetro se determinan además las relaciones ángulo-elongación de los motores. La segunda parte consiste en evaluar la deriva y obtener las desalineaciones de la estructura restantes que no se pueden determinar con el inclinómetro. La clave de esta metodología es dividir el problema en dos, ya que el número de parámetros a determinar es demasiado elevado para hacerlo solo mediante el análisis de la deriva. Esta metodología ha sido aplicada a 7 heliostatos del campo solar ubicado en el instituto IMDEA Energía, logrando corregir la deriva durante 8 horas tal y como se muestra en la Fig. 2.

      Figura 2: Curvas de deriva de uno de los 7 heliostatos antes y después de corregirla. La imagen de la izquierda muestra la deriva sobre el receptor y la imagen de la derecha muestra sus dos componentes, horizontal y vertical, en función del tiempo

      Los resultados de esta investigación han sido presentados en la pasada edición del congreso internacional SolarPACES 2021 y se enmarca en las actividades del programa de investigación ACES2030-CM y el proyecto europeo H2020 SFERA-III.

      Referencias

      Martínez-Hernández, A., Gonzalo, I. B., Romero, M., González-Aguilar, J. (2020). Drift analysis in tilt-roll heliostats. Solar Energy, 211, 1170-1183.

      Martinez Hernandez, A., Conceição, R., Romero, M. Gonzalez-Aguilar, J. Heliostat Drift Correction by Parametrized Analysis, en SolarPACES2021 (online), contribución oral.

      Contacto

      Alejandro Martínez, Investigador del grupo IMDEAE-UPAT del Programa ACES2030-CM.

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

      Miércoles, Octubre 27, 2021 - 08:58
    5. Autor: Ana Iglesias Juez. Instituto de Catálisis y Petroleoquímica. CSIC

      Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Alcalá de Henares han desarrollado un nuevo tipo de recubrimientos para superficies de contacto que inactiva eficientemente el coronavirus SARS-CoV-2, causante de la covid-19, y evita la propagación y transmisión de agentes patógenos (tanto virus como bacterias) permitiendo entornos más seguros.

      Esta barrera de contención se basa en el empleo de un material con acción biocida sobre las superficies. El nanomaterial, que ya ha sido protegido mediante patente, es utilizado como recubrimiento de diferentes superficies (superficies de trabajo, textiles, de instrumental, de tránsito…). Por tanto, la invención se enmarca en el sector de la salud y tiene su aplicación no sólo en el ámbito hospitalario y de la industria alimentaria para evitar infecciones, sino que también se puede extender a todos aquellos entornos con gran tránsito de personas, como guarderías y colegios, aeropuertos, gimnasios, instalaciones deportivas, restaurantes, hoteles, oficinas, estaciones de transporte masivo, edificios públicos, áreas comerciales y residenciales, cuyas superficies de contacto se convierten en focos de propagación de infecciones y enfermedades, por las condiciones de aglomeración, calor y humedad.

      Estos recubrimientos incluyen un nanomaterial fotocatalítico que se activa en condiciones de iluminación y produce alto estrés oxidativo sobre la envoltura lipídica y las proteínas de la membrana del microorganismo, anulando su capacidad de infectar células o causando su muerte (en el caso de las bacterias). Además, las superficies permanecen libres de colonización bacteriana y de formación de biopelículas. Esto les confiere propiedades biocidas muy eficientes evitando la proliferación de microorganismos en las superficies y su consiguiente transmisión.

      Figura 1. Inactivation results for CSIC patented material based on ZnO and BiVO4. Top: Colony Forming Units (CFU), S. aureus and E. coli aerosol. Bottom: Plaque-forming units (PFU), (A) HCoV-229E and (B) SARS-CoV-2. (Dark conditions: L (-). Daytime lighting conditions: L (+))

      El material está constituido por nanopartículas de dos semiconductores: óxido de cinc y vanadato de bismuto. Ambos compuestos son muy estables, fáciles de sintetizar, de bajo coste y reducida toxicidad, siendo biocompatibles en contacto con la piel. Los recubrimientos son estables y resistentes a la abrasión y a los lavados sin perder su actividad ni liberar material.
      La elevada eficacia viricida y bactericida se debe a la reducción efectiva de la recombinación de pares de electrones-hueco fotogenerados y se correlaciona con una mayor generación de radicales HO• (especies ROS). Estas especies ROS fotogeneradas son las causantes del daño en la membrana celular y producen un alto estrés oxidativo intracelular en las bacterias.

      La Organización Mundial de la Salud (OMS) insiste en que se deben tomar acciones preventivas contra los microorganismos patógenos. Los productos biocidas deben servir para destruir o suprimir la propagación de bacterias, virus y hongos en objetos y superficies inanimados. Además, la legislación europea exige el desarrollo de productos más eficientes con aditivos más ecológicos y con baja o nula toxicidad para el ser humano. Todo ello hace que los recubrimientos desarrollados presenten un gran potencial de implementación en el mercado.

      Referencia: ES1641.1595. Ana Iglesias Juez, Belén Bachiller Baeza, Eva Castillejos López, Fernando Fresno García, Ángela Vázquez Calvo, Antonio Alcamí Pertejo, Laura Valenzuela, Roberto Rosal García.

      Contacto

      Ana Iglesias Juez, Investigadora del grupo FCF del programa FotoArt-CM.

      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

      Lunes, Octubre 18, 2021 - 04:46
    6. Autor: Rocío Bayón, CIEMAT

      El próximo 1 de noviembre de 2021 arrancará el proyecto STORIES (Storage Research Infrastructure Ecosystem) que durará 4 años y estará financiado por el Programa Europeo Horizon 2020 dentro de la convocatoria H2020-LC-GD-2020 (Building a low-carbon, climate resilient future: Research and innovation in support of the European Green Deal).

      Su principal objetivo es iniciar y mantener a largo plazo un esfuerzo coordinado de investigación entre compañías privadas e instituciones de investigación con experiencia común en tecnologías de almacenamiento de energía (AE) con el fin de identificar y promover formas de escalar dichas tecnologías dentro de la Unión Europea. En este sentido, el Proyecto STORIES pretende alcanzar seis objetivos bien definidos:

      1. Promover un ecosistema europeo formado por la industria y los centros de investigación en tecnologías de almacenamiento híbrido.
      2. Proporcionar acceso a materiales e infraestructuras de talla mundial relacionadas con el AE.
      3. Extender y avanzar la integración de la comunidad europea del AE.
      4. Mejorar la innovación involucrando a expertos industriales.
      5. Asegurar la sostenibilidad de la investigación en AE a largo plazo.
      6. Establecer una organización de referencia europea para promover y coordinar la cooperación internacional en investigación sobre AE desde y hacia Europa.

      Para conseguir estos objetivos el proyecto STORIES cuenta con una financiación total de 7 M€ y la participación de 16 instituciones como socios de un núcleo central y otras 23 organizaciones que constituyen lo que se denomina una red extendida. El CIEMAT es uno de los 16 socios de dicho núcleo central y participa en el proyecto a través de cinco Unidades de Investigación: cuatro del Departamento de Energía (Almacenamiento Térmico de Energía (IP del CIEMAT), Análisis de Sistemas Energéticos, Energía Solar Fotovoltaica y Valorización Termoquímica Sostenible) y una del Departamento de Tecnología (Sistemas Eléctricos de Potencia).

      Uno de los principales alicientes de este proyecto es que va a permitir el acceso a usuarios tanto de mundo académico como de la industria a un total de 58 instalaciones singulares de talla mundial y 6 servicios virtuales pertenecientes a un total de 39 instituciones. Dicho acceso lleva asociado un proceso selectivo previo en el que se evaluará, no sólo la actividad propuesta por los aspirantes sino también, la capacidad de la instalación correspondiente para cumplir con los requisitos técnicos demandados para realizar dicha actividad. En este sentido el CIEMAT participa con tres instalaciones singulares:

      Además del acceso a instalaciones singulares, el proyecto STORIES consta de otros paquetes de trabajo donde se van a desarrollar actividades de I+D relacionadas con el AE en toda la cadena de valor: desde el punto de vista de materiales y medios de almacenamiento, modelizado de sistemas de almacenamiento híbridos así como la evaluación de la sostenibilidad de dichos sistemas a lo largo de todo su proceso de implementación. Finalmente, otra parte importante del proyecto se ocupa de actividades de formación y movilidad internacional principalmente de estudiantes y jóvenes investigadores así como de la diseminación y explotación de los resultados obtenidos.

      Para más información sobre el proyecto STORIES visitar el siguiente enlace:

      https://www.eera-energystorage.eu/stories.html

      Contacto

      Rocío Bayón, Investigadora del grupo CIEMAT-ATYCOS del Programa ACES2030-CM.

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

      Miércoles, Octubre 6, 2021 - 08:08
    7. FUENTE: FAO News
      Food security can only be achieved together with water security, the FAO Director-General said today, calling for proactive actions to improve integrated water management while boosting the quality of life and livelihoods. He spoke at a high-level launch of the WMO-led report “2021 State of Climate Services: Water.”
      Lunes, Octubre 4, 2021 - 19:00
    8. FUENTE: FAO News
      Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) Director-General QU Dongyu, who has pushed for a greater involvement of young people since taking office at the Rome-based agency two years ago, said the Forum had achieved its objectives, launching strong initiatives, new collaborations and imaginative ways to spark actions and behavioural change.
      Lunes, Octubre 4, 2021 - 19:00
    9. FUENTE: FAO News
      With some of the world's worst food crises in recent years impacting tens of millions of people, there is an urgent need for specifically targeted funding for emergency livelihoods assistance and to build resilience, the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) said today.
      Domingo, Octubre 3, 2021 - 19:00
    10. FUENTE: FAO News
      The online decision-making platform "Change the Game, Change the Future" was jointly developed by FAO and The Lexicon, a North America-based non-profit organization whose "Green Brown Blue accelerator" mobilizes experts and builds tools to tackle challenges facing food systems. The game platform was introduced during a five-day flagship event of the World Food Forum (WFF), a youth-led movement to help shape the future of food and agriculture.
      Domingo, Octubre 3, 2021 - 19:00

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